Revoluce v kvantové fotonice: Nový filtr chrání zapletení!

Revoluce v kvantové fotonice: Nový filtr chrání zapletení!

Mezinárodní výzkumný tým složený z vědců z univerzit v Rostocku, jižní Kalifornii, střední Floridě, státu Pennsylvania a Saint Louis dosáhl převratného pokroku v kvantové fotonice. Objev byl publikován 28. března 2025 v časopise Science a nabízí nový přístup k ochraně optického zapletení. Tato práce má potenciál výrazně posunout vývoj pokročilých kvantových technologií, což je velmi důležité vzhledem k Mezinárodnímu roku kvantové vědy a techniky vyhlášeném Organizací spojených národů [uni-rostock.de] uvádí, že...

Kvantová mechanika přináší revoluci v našem chápání přírody v nejmenším měřítku a je základem moderních technologií, včetně kvantových počítačů, které dokážou počítat rychleji než klasické počítače. Zapletení je ústřední, protože je nezbytné nejen pro výpočty, ale také umožňuje bezpečný přenos kryptografických klíčů a zvyšuje citlivost senzorů. Toto zapletení je však pomíjivé a může se snadno ztratit v důsledku dekoherence, jako je tepelný šum.

Nový zapletený filtr

Výzkumný tým vedený profesorem Alexandrem Szameitem překonal problémy se zachováním zapletení ve fotonických obvodech. Jejich metoda využívá takzvané „vodiče pro světlo“, které umožňují fotonům „přeskakovat“ mezi sousedními kanály. Tato technika využívá cílené ladění spojky podle antiparitní časové symetrie k odstranění nezapletených součástí ze systému. Nově vyvinutý zapletený filtr dosahuje téměř ideální přesnosti pro jedno- i dvoufotonové buzení a je odolný vůči dekoherenci.

Navíc bylo zdůrazněno, že tyto poznatky mají velký význam nejen pro akademický výzkum, ale také pro praktické aplikace v kvantové komunikaci. Kvantová komunikace umožňuje zabezpečenou výměnu klíčů pro kódování bezpečnostních informací na základě fyzikálních principů, jako je kvantové provázání a princip superpozice. Na rozdíl od metod algoritmické kryptografie by tento systém mohl být použit ve vysoce zabezpečených sítích [fraunhofer.de] uvádí, že...

Technologický pokrok v kvantové komunikaci

Fraunhoferovy instituty pracují na vývoji kvantových komunikačních systémů a technologií optických spojů v rámci iniciativy QuNET. Cílem je vytvořit základ pro bezpečné spojení mezi různými vlnovými pásmy a přenosovými médii. Mezi základní stavební bloky těchto systémů patří přesné optické reflexní dalekohledy, zdroje fotonových párů s propleteným polarizací a detekční systémy s vysokým rozlišením. Tyto komponenty umožňují nejen přenos polarizací zakódovaných kvantových stavů, ale také zaručují vysoké klíčové směnné kurzy.

Zabezpečení je založeno na osvědčeném protokolu BBM92 pro polarizací propletené fotony, který slibuje absolutní bezpečnost v komunikaci. Kvantová kryptografie zakotvená v protokolu BB84 umožňuje přenos informací s vysokou úrovní zabezpečení, která je odolná vůči budoucím kvantovým počítačům [das-wissen.de] uvádí, že...

Navíc je zdůrazněna potřeba kvantových opakovačů pro prodloužení přenosových vzdáleností, protože kvantová informace na dlouhé vzdálenosti degraduje. Tyto technické výzvy a omezení zdůrazňují dynamickou povahu oblasti výzkumu a potřebu dalších investic do základního výzkumu a vývoje standardizovaných protokolů kvantového šifrování.

Celkově nedávný výzkum ukazuje velký potenciál pro kvantovou komunikaci, a to nejen z hlediska neprolomitelné bezpečnosti a globálního dosahu, ale také rychlejšího přenosu informací v digitálním věku.